光学填充检测的制作方法
【专利说明】光学填充检测 发明领域
[0001] 本发明涉及家庭监测领域。具体地讲，本发明涉及一种用于分析包括在样本容积 中的样本材料的装置，所述装置包括：光源，其中所述光源被配置成照射所述样本容积；检 测器，其中所述检测器被配置成响应于所述光源对所述样本容积的照射而检测来自所述样 本容积的光；及评估单元，所述评估单元用于基于所检测的光来评估所述样本容积的填充 水平。本发明还涉及一种样本容器，所述样本容器被配置用于将样本材料保持于样本容积 中，所述样本容器包括被配置用于移动所述样本材料的阀，其中所述阀被配置用于在照射 所述样本容积时改变入射光的至少一部分的方向。本发明还涉及一种用于评估样本容积的 填充水平的方法，所述样本容积被配置用于保持样本材料。
【背景技术】
[0002] 血液的分析（例如，确定白血球或红血球的数量）是通常在医院内或在实验室内 由医疗专业人员执行的活动。然而，由于移动式分析装置的开发改善以及适当远程医疗解 决方案的出现，体液参数的家庭监测已经变得可行。因此，患者本身，在无医疗专业人员的 直接辅助的情况下，可使用一体化装置以便按月、按周、按日或甚至按小时地检查血液、尿 液或其他体液的参数。此类分析在化学疗法的情况下尤其有益，在此类情况下，骨髓活性被 抑制，导致血细胞和血小板的产量减少。血细胞数量少的患者存在感染所致的严重并发症 的危险，以及由于细胞数量少而无法接受其下一步治疗的危险。针对血细胞水平或其他体 液参数的对应结果然后可被传输给保健专业人员，以允许进行远程医疗或直接介入。
[0003] 为了变得适合于此方法，家庭监测装置必须是稳健的，且尽可能地具有故障保护 功能。具体地讲，应当避免产生错误的结果，或者避免迫使患者由于装置的误操作而重复测 量步骤。在此类装置的处置期间频繁出现的典型问题是其由于错误地填充了（例如）诸如 血液或尿液的体液而失败。体液参数的准确分析需要分析装置的恰当填充，因为错误的体 积或气泡的存在将导致不可用或不正确的结果。此外，在开始体液分析之前未检测到的、装 置的不恰当填充可导致测试的失败率增加，且测试重复次数增加，因此增加相关操作成本。
[0004] 因此，需要开发一种样本材料监测装置，所述装置能够降低测试失败率且适合于 患者的家庭使用。
【发明内容】
[0005] 本发明满足了这些需要且提供了包括自动填充检测特征的装置。具体地讲，上述 目的是通过一种用于分析包括在样本容积中的样本材料的装置实现的，所述装置包括：光 源，其中所述光源被配置用于照射所述样本容积；检测器，其中所述检测器被配置成响应于 所述光源对所述样本容积的照射而检测来自所述样本容积的光；及评估单元，所述评估单 元用于基于所检测的光来评估所述样本容积的填充水平。具体地讲，本发明人已发现，所述 装置允许防止在已知测试将具有高的失败可能性时执行测试。例如，对由于存在空隙或气 泡所致的填充问题的检测可有利地显示给用户，以告知其样本容积尚未恰当填充，且需要 (例如）通过重复填充活动来干预。
[0006] 在本发明的优选实施例中，所述样本容积包括在所述装置中。
[0007] 在本发明的另一优选实施例中，所述样本容积包括在可分离的样本容器中。
[0008] 在本发明的优选实施例中，装置的检测器被配置用于检测透射穿过所述样本容积 的光。
[0009] 在另一优选实施例中，所述光源被配置成发射波长为475-575nm或260-350nm的 光。使用介于475-575nm范围内的绿光提供有利的效应，所述有利的效应是可检测到吸收 此波长范围的光的物质。红血球，尤其是血红蛋白，极好地吸收所指示范围的光。类似地， 可检测诸如尿液的其他体液，例如通过使用介于260-350nm范围内的不同波长。尿液相应 地吸收具有此波长的光。因此，可经由血红蛋白对光的吸收检测到血液的存在，或者经由尿 素或尿酸的吸收检测到尿液的存在。此类吸收的检测相应地允许确定样本容积中是否给出 了恰当的填充。
[0010] 在另一实施例中，所述装置另外包括光学元件，所述光学元件被配置成将样本容 积的至少一部分成像到所述检测器上。
[0011] 在另一实施例中，如本文提及的所述光学元件是透镜或包括透镜，是反射镜或包 括反射镜，并且是光纤或包括光纤。进一步的设想是透镜、一个或多个反射镜和/或一或多 根光纤的组合。
[0012] 在本发明的另一优选实施例中，如本文提及的装置包括被配置成检测来自整个样 本容积的光的扫描装置。对来自整个样本容积的光的检测提供了有利的效应，所述有利的 效应是在很大程度上避免了气泡或其他填充不符的位置处的潜在盲点。优选的是，要使用 的所述扫描装置是摄像机。
[0013] 在另一优选实施例中，所述样本容积的填充水平的所述评估包括对空隙的存在的 评估。空隙的典型实例是气泡，所述气泡应在采用上述结构的装置时可检测到。
[0014] 在另一方面，本发明涉及一种样本容器，所述样本容器被配置用于将样本材料保 持于样本容积中，所述样本容器包括被配置用于移动所述样本材料的阀。在所述样本容器 内，诸如血液或其他体液的样本材料可相应地从开放区段输送到测试或控制区段，或者从 顶部位置输送到底部位置。所述阀可具有适当的形式，以便允许在样本容积中对流体输送 过程的光学检测。优选的是，所述阀被配置用于在照射所述样本容积时改变入射光的至少 一部分的方向。在本发明的另一优选实施例中，所述阀包括圆化边缘或弧形边缘（radial edging)。盲点可存在于非最佳填充部位处，例如由于待测试体液中存在空隙或间隙，且导 致检测样本容器内的样本容积的不恰当填充状态的潜在失败。由于盲点通常出现在样本容 器的阀区段中，所述所述阀的圆化或弧形边缘有利地减少了由于光学检测增加所致的盲点 的最大面积。
[0015] 在另一优选实施例中，如上文提及的阀包括抛光表面材料。
[0016] 在本发明的另一优选实施例中，如上文提及的阀是透明的。透明的阀可包括透明 的塑性材料或由透明的塑性材料制成。在尤其优选的实施例中，所述阀包括聚碳酸酯材料 或由聚碳酸酯材料制成。已发现，阀材料的透明度进一步提高了阀的光学特性且因此提高 了图像品质。因此已发现，诸如聚碳酸酯材料的透明材料的使用有利地改善了图像品质，且 减少了由于光学检测增加所致的盲点的最大面积。
[0017] 在另一方面，本发明涉及一种包括如上文所限定的装置以及如上文所限定的样本 容器。优选的是，所述样本容器是盒或包含于盒中，且光源、检测器和评估单元包括在读取 器或控制单元中。因此，所述盒被配置成由所述读取器处理。所述盒有利地具有装配到所 述读取器中的形式或配置，这可提供适用于所述盒的开口或容座结构。
[0018] 在优选的实施例中，所述样本材料可以是任何体液。尤其优选的是，所述样本材料 是血液或尿液。
[0019] 在另一方面，本发明涉及一种用于评估样本容积的填充水平的方法，其中所述样 本容积被配置用于保持样本材料，所述方法包括：
[0020] 用波长为475-575nm或260-350nm的光照射所述样本容积；
[0021] 响应于所述照射，检测透射穿过所述样本容积的光；及
[0022] 基于所检测的光来评估所述样本容积的填充水平。
[0023] 此方法有利地允许检测体液或吸收波长范围为475-575nm或260-350nm的光的物 质的存在。在体液当中，可通过用475-575nm的波长进行照射而检测到的体液是包括血红 蛋白的血液，所述血液很好地吸收所指示范围的光。类似地，可检测诸如尿液的其他体液， 例如通过使用介于260-350nm范围内的不同波长。在所指示波长范围内的此吸收的检测相 应地允许对样本容积的填充水平的评估。
[0024] 在优选的实施例中，所述填充水平的评估是借助包括以下步骤的图像处理算法来 实施的：
[0025] -采集所述样本材料的图像；
[0026] -检查所述图像的焦点；
[0027] -可选地调整所述图像的所述焦点；
[0028] -对所关注的区域进行COM计算；
[0029] -进行竖直线扫描以确定样本材料中心和样本材料旋转度；
[0030] -进行水平线扫描以确定空隙的存在；
[0031] -可选地计算空隙的大小和/或体积；及
[0032] -可选地再计算样本容积的填充水平。
[0033] 在另一实施例中，本发明涉及如上文提及的装置或系统的用途，供用于受试者体 液参数的家庭监测。在优选的实施例中，将如上文提及的装置或系统用于对血液或尿液的 参数进行家庭监测。
【附图说明】
[0034] 图1示意性地示出了根据本发明的适用于包括自动填充检测特征的装置的盒。
[0035] 图2示出了根据本发明的适用于包括自动填充检测特征的装置的盒的填充状态。 在血液处于所述阀（B)和控制区域（C)中时将所述盒视为被恰当地填充。
[0036] 图3示意性地示出了一种用于在根据本发明的盒中进行水平的自动检测的系统。
[0037] 图4示出了根据本发明的实施例的图像处理算法的流程图。
[0038] 图5示意性地示出了经过根据本发明实施例的阀的剖视图。
[0039] 图6示意性地示出了根据本发明的实施例由包括透镜的阀结构弯曲的光。
[0040] 图7示出了在阀的可见部分中的气泡。
【具体实施方式】
[0041] 本发明涉及一种用于分析样本材料以允许自动检测样本容积的填充状态的装置， 一种被配置用于保持样本材料的样本容器，以及对应的方法和用途。
[0042] 尽管本发明将参照特定实施例来描述，但此说明并不被理解为限定意义。
[0043] 在详细描述本发明的示例性实施例之前，给出对于理解本发明至关重要的定义。 [0044] 如本说明书和随附权利要求中所使用，单数形式的"一"和"一个"也包含相应的 复数形式，除非上下文明确地另外指出。
[0045] 在本发明的上下文中，术语"约"和"大约"表示本领域的技术人员将理解的精确 度区间，以便仍然确保所考虑特征的技术效应。所述术语通常指示与所指示数字值的偏差， 该偏差为±20%，优选地为±15%，更优选地为±10%，且甚至更优选地为±5%。
[0046] 应了解，术语"包括"并非限定。出于本发明的目的，术语"由……组成"被视为术 语"包括"的优选实施例。如果在下文中将一个群组限定为包括至少一定数量个实施例，则 这意味着也涵盖优选地仅由这些实施例组成的群组。
[0047] 此外，说明书和权利要求书中的术语"第一"、"第二"、"第三"或"（a) "、"（b) "、 "（c) "、"⑷"等以及诸如此类，用于在类似元件之间进行区分，且未必用于描述顺序或时间 次序。应了解，如此使用的术语在适当环境下是可互换的，且本文所述的本发明实施例能够 以不同于本